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Hydraulischer, Regler, der durch ein elektrisches Meßgerät gesteuert
wird In der Technik liegt häufig die Aufgabe vor, irgendeine mit elektrischen Mittelire
gemessene Betriebsgröße, insbesondere eine Temperatur, dadurch auf einem gleichbleibenden
oder sich gesetzmäßig ändernden Wert zu halten, daß irgendein Regielorgan, z. B.
ein Ventil für die Heizmittelzufuhr, entsprechend verstellt wird. Für eine fortlaufende
Regelung eignen sich häufig Ventile mit hydraulischem Antrieb durch Druckluft, Drucköl
o. dgl. besonders gut.
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Bei der Ausführung solcher Einrichtungen bestanden bisher nicht unerhebliche
Schwierigkeiten deswegen, weil dxe Verstellkraft bzw. das Drehmoment der üblicherweise
verwendeten elektrischen Meßinstrumente nicht ausreichte, um einen hydraulischen
Regler hinreichend betriebssicher zu steuern.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung durch die Verwendung
eines Differenzgalvanometers gelöst, dessen .eine Spule mit einem sich selbsttätig,
entsprechend der zu regelnden Größe ändernden Widerstand in einem gleichen Stromzweig
liegt, und dessen andere Spule mit einem zur Einstellung des Regelsollwertes dienenden
Widerstand ver,bund.en ist, der entweder von Hand oder in Abhängigkeit von einer
sich willkürlich ändernden physikalischen Größe selbsttätig verstellt wird, und
dessen Einstellmittel mit einem. weiteren Einstellmittel eines zusätzlichen Widerstandes
,gekoppelt ist, der in die gemeinsame Stromzuführung der beiden Spulen des Differenzgalvanometers
so eingeschaltet ist, daß seine Verstellung im entgegengesetzten Sinne erfolgt wie
diejenige des Regelsollwertwiderstandes.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Fig. z zeigt die Schaltung der elektrischen Teile, Fig. a
die Verbindung des Differenzgalvanometers mit dem hydraulischen Regelorgan.
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Gemäß den Fig. i und a wird zur Steuerung des hydraulischen Reglers
.ein Differenzgalvanometer i verwendet, dessen beide Spulen ia und ib so aufeinandergewickelt
sind, daß die Windungsebenen zusammenfallen. Das Spulensystem ist in dem Felde eines
kräftigen Dauermagneten z drehbar angeordnet. Die beiden Spulen ia und 1b des Meßinstrumentes
i liegen mit je einem veränderlichen Widerstand 3 und q. in zwei Stromzweigen, die
an eine Gleichstromquelle 5 angeschlossen sind. Der Widerstand 3 dient zur fortlaufenden
Kontrolle der zu regelnden Betriebsgröße.
Handelt es sich um eine
Temperatur, so wird der Widerstand 3 zweckmäßig als Widerstandsthermometer ausgebildet.
Der Widerstand 4 ist einstellbar und dient zur Erstellung des Regelsollwertes. Er
wird, wenn es sich um die Regelung auf einen bestimmten gleichbleibenden Wert handelt,
einmalig von Hand auf den gewünschten Wert oder, falls es sich um die Regelung nach
einer bestimmten Gesetzmäßigkeit handelt, z. B. Fahrplanregelung, entsprechend dieser
Gesetzmäßigkeit, z. B. durch ein Uhrwerk, Synchronmotor o. dgl., verstellt.
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In Fällen, in denen, der einstellbare Bereich für den Regelsollwert
verhältnismäßig groß ist, hat der Widerstand 4 und damit im Gleichgewichtszustand
des Reglers auch der Widerstand 3 je nach dem eingestellten Regelsollwert eine sehr
verschiedene Größe. Insbesondere fließen infolgedessenbei hohen Temperaturen geringere
Ströme durch die beiden Spulen ia und 1b des Differenzgalvanometers als bei niedrigeren
Temperaturen. Dadurch wird aber die Empfindlichkeit des Reglers bei hohen Temperaturen
unerwünschterweise verschlechtert, da ein bestimmter Höchststrom zur Vermeidung
einer Überlastung des Meßinstrumentes i nicht überschritten werden darf.
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Es ist daher zur Regelung des Höchstwertes ein zusätzlicher Widerstand
17 vorgesehen, dessen Abgriff 18 mit dem Abgriff i9 des Widerstandes 4 gekuppelt
ist, und zwar liegt der Widerstand 17 in der gemeinsamen Stromzuführung zu den beiden
Spulen ia und 1b so, daß bei Verstellung der Abgriffe 18, 19 der an ihm eingeschaltete
Widerstandsbetrag sich in entgegengesetztem Sinne ändert wie der am Widerstand 4
eingeschaltete Widerstandsbetrag. Der Widerstand 17 wird zweckmäßig so bemessen,
daß im Gleichgewichtszustand des Reglers bei allen Einstellungen des Widerstandes
4 derselbe Strom fließt. Dadurchwird erreicht, daß auch bei der höchsten als Regelsollwert
in Betracht kommenden Temperatur noch der zulässige Höchststrom durch das Differenzgalvanometer
fließt und somit bei hohen Temperaturen die gewünschte hinreichende Ansprechempfindlichkeit
erreicht wird. Diese Forderung läßt sich dadurch erfüllen, daß man den Widerstand
17 so b.emißt, daß sein maximaler Widerstandswert gleich der Differenz .aus den
Widerstandswerten ist, die sich für die theoretischen Ersatzwiderstände für die
aus den Widerständen3 und 4 bestehende Stromverzweigung bei maximaler und bei minimaler
Einstellung des Widerstandes 4 ergeben.
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Die beiden Spulen ia und ib des Differenzgalvanometers i erzeugen
entgegengesetzte Drehmomente. Das Instrument spricht somit auf die Differenz der
Amperewindungen bzw. hei gleicher Windungszahl beider Spulen auf die Stromdifferenz
an. Zur Sicherung der Nullstellung ist eine äußere Richtkraft notwendig, die in
dem Beispiel durch eine Feder 6 gebildet wird. Die Feder 6 greift an einen Hebel
7 an, der bei 8 drehbar gelagert ist. Das eine Ende des Hebels 7 ist mit Hilfe eines
Bändchens 9 seit der Drehachse des Differenzgalvanometers i verbunden. An dem anderen
Ende des Hebels ist ein Plättchen io befestigt, das das hydraulische Regelorgan,
in dem Beispiel eine zweckmäßig mit Druckluft beschickte Regeldrossel, beeinflußt.
Die Regeldrossel besteht aus dem Gehäuse i i, der Drossel 12 und der Düse 13, deren
Austrittsquerschnitt bei Bewegung des Hebels 7 durch die sog. Prallplatte i o verändert
wird. Hierbei entsteht in dem zwischen Drossel 12 und Düse 13 liegenden Raum ein
veränderlicher Druck des Steuermittels, der ijber die Leitung 14 auf den Membrankolhen
15 des Ventils 16 einwirkt und dieses somit bei Ausschlag des Hebels 7 in dem erforderlichen
Sinne verstellt. Die Feder 6 dient zugleich zur Sicherung der Lagedes Hebels 7.
In der in Fig. 2 gezeichneten Stellung drückt die Feder 6 das Plättchen io des Hebels
7 auf die öffnung der Düse 13. Der von dem aus der Düse 13 ausströmenden Steuermittel,
insbesondere Druckluft, ausgeübte Druck wirkt der Feder 6 entgegen und vermindert
das am Differenzgalvanometer i wirksame Richtdrehmoment. Die durch die Prallplatte
gesteuerte Regeldrossel ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung isst bei beispielsweiser
Verwendung des neuen Reglers für die Regelung von Ofentemperaturen wie folgt: Stimmt
die Ofentemperatur, die mit dem Widerstandsthermometer 3 gemessen wird, mit der
am Widerstand 4 eingestellten Temperatur überein, so haben die Teile i, 2 und 7
bis io z. B. die in Fig. 2 gezeichnete Stellung: der Regler befindet sich in Ruhe.
Tritt nun aber eine Veränderung der Ofentemperatur ein, so weichen die die beiden
Spulen ia und 1b des DifferenzgalvanometersJurchfließendenStröme voneinander ,ab,
und',das Spulensystem schlägt aus. Über die Übertragungsmittel 9, 7 wird das Plättchen
io von der Düse 13 entfernt, oder es nähert sich der Düse je nach dem Vorzeichen
der Abweichung der Ofentemperatur.. Der auf das Ventil 16 einwirkende Druck des
Steuermittels verändert sich und verstellt das Ventil in dem erforderlichen Sinne.
Erforderlichenfalls können an dem Regler nicht dargestellte Rückführeinrichtungen
angebracht werden, die ein Überregeln verhindern.
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Versuche haben ergeben, daß man schon bei sehr geringer Änderung der
Temperatur
ein ausreichendes Drehmoment am Differenzgalvanometer
zur Verfügung hat. Gewünschtenfalls kann man die Regelempfindlichkeit auch noch
dadurch steigern, daß die Regeldrossel zunächst ein hydraulisches Relais beeinflußt,
über das das Regelventil 16 betätigt wird.
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Der neue Regler ist in seiner Anwendung nicht auf Temperaturregelung
beschränkt. Man kann ihn beispielsweise auch zur Mengenregelung ohne weiteres verwenden.
In diesem Falle ist es lediglich erforderlich, daß der Widerstand 3 entsprechend
der Menge einer strömenden Flüssigkeit, eines Gases oder eines Dampfes selbsttätig
verändert wird. Am Widerstand4 wird wiederum der Regelsollwert eingestellt. Dieses
Beispiel zeigt, daß der neue Regler auch für solche Fälle anwendbar ist, wo es sich
nicht um unmittelbare elektrische Messung der zu regelnden Betriebsgrößen handelt,
sondern um solche Fälle, wo irgendwelche anderweitig gemessene Betriebsgrößen durch
einen elektrischen Widerstand nachgebildet werden. Auch zur Regelung des Verhältnisses
zweier Größen kann der Regler benutzt werden. Bei der Kesselregelung besteht z.
B. die Aufgabe, in Abhängigkeit von der Dampfentnahme die Brennstoffmenge oder die
Verbrennungsluft zu regeln. In diesem Falle verstellt die Dampfmenge durch ein geeignetes
Meßgerät den Widerstand q., während ein Meßgerät für den Brennstoff bzw. die Verbrennungsluft
den Widerstand 3 verstellt, so ,daß die gewünschte Anpassung der Feuerung,an die
Dampfentnahme erreicht werden kann. Bei einer Gasgemischregelung können beide Widerstände
q. und 3 z. B. von zwei Mengen- oder Druckmessern beeinflußt werden, die ,an. die
beiden Gaszuleitungen angeschlossen. sind. Das Ventil liegt dabei in einer ,,der
Gaszuleitungen.